Реактор-кристаллизатор I (рис.2) изготовлен из нержавеющей стали, объемом 80 см3 вместе с присоединенным к нему образцовым манометром 2. Использовались в зависимости от области измеряемых давлений манометры класса точности 0,5 на 2 диапазона: от I до 20 кГс/см и от I до 150 кГс/см . Реактор снабжен мешалкой 3 с магнитным приводом 4, обеспечивавшим энергичное перемешивание системы. Система напуска 5 позволяет откачивать реактор до давления 0,1 Торр с помощью насоса BH-46IM, заполнять газом реактор и сбрасывать давление на любом этапе работы. Система термо-статирования дает возможность поддерживать любую выбранную температуру в диапазоне -80...+30 °С с точностью +0,1 °С. Термостат представлял собой теплоизолированную емкость 6 объемом 30 л, заполненную водно-глицериновой смесью и охлаждаемую холодильной машиной 7 (ФАК-I). Необходимая температура поддерживалась при помощи электронного блока 8 от ультратермостата 11 7 (Германия).
Изучение гидратообразования сводилось к 2-м основным этапам - накоплению гидратной фазы и ее последующему разложению и, таким образом, нахождению равновесных условий разложения гидратов. Первый этап - получение газового гидрата осуществляли по методике, аналогичной описанной авторами в / 6 /. В реактор вносили порцию водно-метанольного раствора заданной концентрации и охлаждали его жидким азотом для уменьшения летучести воды и метанола. Затем систему вакуумировали до остаточного давления 0,1 Торр, размораживали, термостатировали до заданной температуры и заполняли до требуемого давления газовой смесью. Температура термостатирования и давление газовой смеси выбирались заведомо обеспечивающими образование гидратной фазы. Б этих условиях при непрерывном перемешивании раствора проводили наработку исследуемого гидрата в количестве, достаточном для дальнейшей работы. Время наработки гидрата в опытах с чистой водой составляло 24-48 ч. В случае использования водно-метанольных растворов при концентрации метилового спирта, превышающей 50 мае./?, это время резко возрастало и для 705? раствора составляло (в зависимости от давления) 10-20 сут. Столь длительное накопление гидрата весьма затрудняло выполнение намеченного цикла исследований. В связи с этим параллельно с традиционной методикой / 6 / определения равновесных условий авторами разработан термографический способ нахождения точки равновесия системы "гидрат -
72
раствор - газ". Применение этого метода вследствие его очень, большой чувствительности позволило на порядок уменьшить требуемое количество гидратной фазы, а следовательно, сократить время ее наработки до 1-3 сут. Оба примененных способа являются изохорическими и основаны на регистрации параметров, определяющих состояние системы при ее нагреве в замкнутом объеме. В первом случае таким параметром является давление над гидратом (точнее величина с(Р/с/т), во втором - температурная характеристика гидратной фазы (ДТА).
На рис.3 представлена типичная кривая d?/di = j ( T ) по первому способу. Максимум на этой кривой и соответствует равновесным условиям гидратообразования.
Во втором способе для наработки гидрата и снятия его характеристик использовали модификацию реактора, представленную на рис.4, В реакционную емкость I вставляли фторопластовый стакан 2 с толщиной боковой стенки 4 мм и днища 25 мм. Объем исследуемого раствора сокращался при этом с 30 до 2-х см3. В реактор вводили две хромелькопелевые термопары (поз.З и 4). Спай одной из термопар располагали в массиве фторопластовой стенки, а второй спай -непосредственно в объеме реакционной жидкости (воды либо водно-метанольного раствора). Схема измерения, представленная на рис„4, позволила снимать с термопар 2 значения термоЭДС: Ер характеризующее температуру стенки фторопластового стакана и Е2, равное разности ЭДС этих термопар и характеризующее разность температур исследуемой жидкости и стенки стакана, в которой эта жидкость находится. "Холодные" спаи термопар (поз.5, 6, 7, 8) в ходе всех экспериментов термостатировались при О °С в сосуде Дьюара со льдом., Снимаемые значения E-j- и Eg подключались к клеммам X и У двухкоординатного самопишущего потенциометра ЛКДС-02 (поз.12). Таким образом, изменяя температуру системы, вели запись Е2 = F (Ej) или дТ = FH (Т), где Т - температура стенки сосуда, а дТ - разность температур стенки и раствора.
В ходе экспериментов, накопив необходимое количество гидратной воды и установив заданное давление газовой смеси в реакторе, отключали охлаждение термостата 7 (см.рис.2).
Термостат и находящийся в нем реактор при этом медленно нагревались. Скорость нагрева регулировалась нагревательным элементом 10 (см.рис.3), подключаемому к сети переменного тока через ЛАТР II. Изменяя величину напряжения, подаваемого в ходе
73
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.